专利名称：聚合氯化铝与甲壳素复合型高效能絮凝剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无机高分子聚合氯化铝与天然有机高分子甲壳素复合型高分子絮凝剂PACCH及其制备方法，属于水处理用絮凝剂的技术领域。
在工业用水、民用用水与城市污水、工业废水处理中，混凝技术是最为广泛应用的技术之一。混凝技术可以用来去除水体中的颗粒态杂质以及吸附在这些颗粒物上的重金属、有机物等污染物，因而有着广泛的需求，始终处于不断发展之中。混凝剂是混凝技术的关键环节之一。按其化学性质可以区分为两大类，即无机混凝剂与有机混凝剂。同时还可以按分子量大小进一步区分为低分子凝聚剂与高分子絮凝剂。
传统混凝剂属于低分子凝聚剂，主要为铝系与铁系盐类，如硫酸铝、三氯化铁等。在其使用过程中具有反应速率慢、药耗高、低温低浊水处理效果不佳等缺陷。新一类水处理药剂—无机高分子絮凝剂，自六十年代出现后，一直代表着无机混凝剂的主导发展趋势，在给水处理中有替代传统无机盐类的趋势。无机高分子絮凝剂作为无机混凝剂发展中的主流，逐步形成系列品种。其中聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁已有固定产品。同一时期，有机高分子絮凝剂在水处理领域中的应用也得到了迅速的发展，特别是在给水、造纸、钢铁、冶金、化学等工业部门的用量最大。近年来，有机高分子在其品种、产量方面也得到了迅速的增长。有机高分子絮凝剂同无机混凝剂相比具有如下特点(1)用量少，1ppm～数十ppm的有机高分子絮凝剂即可发挥良好的絮凝效果，其用量只相当于无机混凝剂的几十分之一～几百分之一。(2)澄清水质的能力强，有机高分子的长链可以在更多的颗粒物之间架桥，形成较大的絮体，从而有效的网捕水中细小的颗粒物，提高水的澄清度。(3)絮凝速度快，几秒钟内就可形成较大的凝聚物，大大提高了沉降、浮上和过滤脱水的速度，缩短了操作时间。(4)有机高分子絮凝剂的絮凝性能不易受水的pH值等因素的干扰。(5)生成的污泥量少。然而，也有两个主要因素限制着有机高分子絮凝剂在水处理中的应用，即它的毒性和经济性。例如，聚丙烯酰胺产品中的丙烯酰胺单体对人和动物的神经系统有很大的危害，对其含量必须有严格的控制；一般合成有机高分子絮凝剂的工艺较复杂，原料成本较高，产品价格昂贵。而甲壳素是地球上存在的天然有机高分子，广泛分布在节肢动物和软体动物等的体表，近年来在食品医药等领域有广泛的应用，不存在毒性问题；自然界每年生物合成的甲壳素近100亿吨，是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物，具有极大的潜在应用价值。
本发明的目的在于聚合氯化铝中引入天然有机高分子制成复合絮凝剂后，一方面，可以克服无机絮凝剂分子链短，在颗粒物之间架桥形成大的絮凝体、通过卷扫去除微小颗粒方面的不足；另一方面，在不降低无机高分子较强的中和颗粒物表面负电荷的能力的同时甚至有所提高。
原料可以是各类方法生产的聚合氯化铝和各类方法生产的脱乙酰甲壳素。
针对不同水质状况，可以适当调节聚合氯化铝的碱化度与甲壳素的含量。
实施例一称取30.00g含Al2O316.54％、碱化度为60％的聚合氯化铝，在强烈磁力搅拌条件下，缓慢滴加1％甲壳素的乙酸溶液(甲壳素的脱乙酰度为75％，分子量为30万左右)26.20g，滴加速度为1.0g/min，即制成有机物和铝的重量比(简记为O/A)为0.10的无机—有机复合型高分子絮凝剂。制备过程中聚合氯化铝的浓度、甲壳素的浓度和甲壳素的加入速度可根据实际进行调整，避免甲壳素溶液加入后形成絮状沉淀从体系中析出。
实施例二称取30.00g含Al2O316.54％、碱化度为60％的聚合氯化铝，在强烈磁力搅拌条件下，投入经过机械粉碎大于100目的甲壳素(脱乙酰度为75％，分子量30万左右)0.262g，约需2-3小时后，甲壳素完全溶解于体系中，即制成O/A为0.10的无机—有机复合型高分子絮凝剂。
本絮凝剂与单独使用聚合氯化铝净水效果对比原水pH7.5，温度20℃投药量 原水浊度余浊(Al mg/L)(ntu) (ntu)本絮凝剂 1.54 90 7.7聚合氯化铝1.54 90 32.9本絮凝剂 1.67 90 1.7聚合氯化铝1.67 90 9.1本絮凝剂 2.05 90 0.3聚合氯化铝2.05 90 3.9由此可见，本法制备的絮凝剂其净水效果显著优于聚合氯化铝。
权利要求
1.一种高效能的聚合氯化铝与天然高分子甲壳素的无机—有机复合型高分子絮凝剂，其特征在于以聚合氯化铝、脱乙酰甲壳素为原料，所用聚合氯化铝的碱化度为40-70％，Al2O3含量8-16％，甲壳素的含量为0.5-5％，甲壳素的脱乙酰度为60-80％。
2.如权利要求1所述的无机—有机复合型高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于以聚合氯化铝为主要成分，在常温(或60℃以下加热)、常压、强烈搅拌条件下将一定量的脱乙酰甲壳素引入到聚合氯化铝体系中。
3.如权利要求2所述的合成方法有其特征在于甲壳素引入聚合氯化铝中有两种可行的方式(1)先将脱乙酰甲壳素以1％左右的盐酸或乙酸溶解成一定浓度的溶液，然后再缓慢引入到聚合铝体系中搅拌均匀即得。(2)直接将固体脱乙酰甲壳素粉碎后按一定比例投加到聚合氯化铝体系中，不停的搅拌直到全部溶解即得。
全文摘要
本发明公开了一种天然有机高分子与无机高分子的复合絮凝剂及其制备方法。该絮凝剂以聚合氯化铝、脱乙酰甲壳素为原料,将具有一定碱化度的聚合氯化铝与具有一定脱乙酰度的甲壳素按一定的比例复合,经混合搅拌反应即得。该絮凝剂既有优良的电中和能力,又具有高效能的架桥作用,且不存在毒性问题。合成方法的特点是原料来源丰富,合成步骤简单,操作方便。
文档编号C02F1/54GK1266821SQ9910288
公开日2000年9月20日 申请日期1999年3月12日 优先权日1999年3月12日
发明者汤鸿霄, 石宝友 申请人:中国科学院生态环境研究中心